(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁と複数の異なる領域とを有する管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法であって、
ａ）前記管状構造を表現する画像データを取得するステップと、
ｂ）前記異なる領域の１つから選択される初期領域に開始点を配置するステップと、
ｃ）初期領域の拡大を、初期の結果領域が前記内壁の少なくとも一部と前記異なる領域
の１つに対応する隣接領域の少なくとも一部を含むまで実行するステップと、
ｄ）前記初期領域に対応する初期ツリーノードを有するツリーを開始するステップと、
ｅ）各隣接領域について、前記隣接領域に次の開始点を配置し、対応する物質領域の拡大を、次の結果領域が前記内壁の少なくとも一部と、追加の隣接領域の少なくとも一部を含むまで実行し、前記隣接領域に対応するツリーノードを前記ツリーに追加するステップと、
ｆ）前記ステップｅ）を前記追加の隣接領域それぞれについて実行するステップと、
ｇ）前記ツリーを所定の位相幾何学パラメータに基づいてフィルタリングすることで、前記管状構造の位相幾何学的支援の評価を決定するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記画像データの取得ステップは、前記画像データをＣＴスキャン装置から受け取ることを有する、請求項１に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項３】
前記画像データの取得ステップは、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）装置、Ｘ線装置、超音波装置、及びこれらの組合せから選択される装置から、前記画像データを受け取ることを有する、請求項１に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項４】
前記画像データは、ボリュメトリック医用画像データ、ボリュメトリック断層撮影画像データ、及び並列に連続する画像プレーンのうちから選択される、請求項１に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項５】
前記画像データは解剖学的構造を表現する、請求項１乃至４のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項６】
前記画像データはピクセルとボクセルのうちから選択される複数の単位画像要素を有する、請求項１乃至５のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項７】
前記複数の異なる領域は、複数の第１の物質領域と複数の第２の物質領域とを有する、請求項１乃至６のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項８】
前記開始点の配置ステップは、前記初期領域を前記第１の物質領域の１つから選択することを有し、前記初期領域拡大を実行するステップは、前記第２の物質領域の１つから前記隣接領域を選択することを有する、請求項７に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項９】
前記対応する物質領域の拡大を実行するステップでは、前記追加の隣接領域が、前記隣接領域それぞれと前記追加の隣接領域が前記複数の第１の物質領域と前記複数の第２の物質領域のうちの対応する１つにそれぞれ帰属するように選択される、請求項８に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項１０】
前記初期領域の拡大は、前記初期の結果領域がさらに前記管状構造の内壁の少なくとも外周の一部を含むまで実行される、請求項１乃至９のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項１１】
前記対応する物質領域の拡大は、前記次の結果領域がさらに管状構造の内壁の外周の少なくとも一部を含むまで実行される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項１２】
初期領域の拡大は、前記初期の結果領域が前記初期領域を含むまで実行される、請求項１乃至１１のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項１３】
前記対応する物質領域の拡大は、前記次の結果領域が前記隣接領域を含むまで実行される、請求項１乃至１２のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項１４】
前記初期領域の拡大の前に、前記第１の物質領域用の第１の物質閾値と、前記第２の物質領域用の第２の物質閾値を決定するステップをさらに有する、請求項７乃至９のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法であって、
ｉ）追加的開始点を対応領域の１つから選択される追加的初期領域に配置するステップと、
ｉｉ）追加的な初期領域の拡大を、追加的な初期の結果領域が前記内壁の少なくとも一部と、追加的な前記異なる領域の１つに対応する隣接領域の少なくとも一部を含むまで実行するステップと、
ｉｉｉ）前記追加的初期領域に対応する初期ツリーノードを有する追加的ツリーを開始するステップと、
ｉｖ）追加的隣接領域のそれぞれについて、追加的な次の開始点を前記追加的隣接領域に配置し、対応する追加的物質領域の拡大を、追加的な次の結果領域が前記内壁の少なくとも一部と追加的な隣接領域の少なくとも一部を含むまで実行し、前記追加的隣接領域に対応するツリーノードを前記追加的ツリーに追加するステップと、
ｖ）処理ステップｉｖ）を前記追加的な隣接領域のそれぞれについて実行するステップと、
ｖｉ）前記追加的ツリーを前記ツリーにグルーピングするステップと、
をさらに有する方法。
【請求項１６】
開始点を初期領域に配置する前に、前記初期領域を選択するステップをさらに有する、請求項１乃至１５のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項１７】
前記初期領域を選択するステップは、前記管状構造の端部付近の前記初期領域を選択することを有する、請求項１６に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項１８】
追加的開始点を追加的初期領域に配置する前に、前記追加的初期領域を選択するステップをさらに有する、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項１９】
前記追加的初期領域を選択するステップは、前記追加的初期領域を前記管状構造の残存する端部付近で選択することを有する、請求項１８に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項２０】
対応する数の補助的開始点を用いて、前記ツリーが各開始点と前記追加的開始点とに対応する前記ツリーノードの間の少なくとも１つの連続した経路を含むまで、前記ツリーノードを前記ツリーに追加するステップをさらに有する、請求項１５乃至１９のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項２１】
対応する数の補助的開始点を用いて、前記ツリーが前記異なる領域ごとに対応するツリーノードを含むまで、対応するツリーノードを前記ツリーに追加するステップをさらに有する、請求項１５乃至１９のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項２２】
前記初期領域を選択するステップは、操作者により手動で実行される請求項１乃至２１のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項２３】
前記初期領域を選択するステップは、自動的に実行される、請求項１乃至２１のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項２４】
前記追加的初期領域を選択するステップは、操作者により手動で実行される、請求項１８乃至２１のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項２５】
前記追加的初期領域を選択するステップは、自動的に実行される、請求項１８乃至２１のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項２６】
前記画像データは、複数の単位画像要素を有し、
対応ツリーノードに対応する前記領域ごとに、各単位要素の対応する分類を決定するステップをさらに有する、請求項１乃至５及び８乃至２５のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項２７】
前記複数の異なる領域は、複数の第１の物質領域と複数の第２の物質領域を有し、
前記分類を決定するステップは、第１の物質クラスを、対応ツリーノードに対応する前記第１の物質領域それぞれの各単位画像要素に割り当て、第２の物質クラスを、対応ツリーノードに対応する前記第２の物質領域それぞれの各単位画像要素に割り当てることを有する、請求項２６に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項２８】
前記領域拡大ごとに対応する結果領域に含まれる残存する単位画像要素ごとに、
少なくとも１つの近接パラメータを対応する単位画像要素とツリーノードに対応する少なくとも１つの隣接領域の間の距離に基づいて決定し、対応クラスに対応する単位画像要素の帰属先を規定する少なくとも１つの帰属先パラメータを対応する少なくとも１つの近接パラメータに基づいて決定するステップと、
前記ツリーの連続した２つのノード間の境界面種を、前記連続した２つのノードに対応する対応領域に隣接する対応単位画像要素の対応する帰属先に基づいて決定するステップと、
前記ツリーの連続した２つのノード間の決定された境界面種に基づいて、前記管状構造の位相幾何学的支援の精密な評価を決定するステップと、
を有する、請求項２７に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項２９】
前記ツリーの連続した２つのノード間の境界面種を決定するステップは、対応単位画像要素の密度に基づく分布、対応単位画像要素の同質性に基づく分布、及び前記境界面種の形態学的パラメータのうちから選択される少なくとも１つの追加のパラメータに基づいて実行される、請求項２８に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項３０】
推定管状構造の中心線を前記精密な推定に基づいて決定するステップをさらに有する、請求項２８乃至２９のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項３１】
推定管状構造の中心線を前記管状構造の位相幾何学的支援の評価に基づいて決定するステップをさらに有する、請求項１乃至３０のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項３２】
前記ツリーをフィルタリングするステップは、前記ツリーノードを相次いで連続してリンクすることを有する、請求項１乃至３１のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項３３】
前記ツリーは、少なくとも１つの主要な経路、及び閉ループと追加のブランチのうちの少なくとも１つを有し、
前記ツリーをフィルタリングするステップは、閉ループの少なくとも１つの部分及び少なくとも１つの追加のブランチを前記ツリーからキャンセルすることを有する、
請求項１乃至３２のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法
【請求項３４】
前記キャンセルするステップは、対応ノードに関連付けられる異なる領域ごとの領域ボリュームに基づいて実行される、請求項３３に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項３５】
前記管状構造は、少なくとも大腸の一部を有する、請求項１乃至３４のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項３６】
前記管状構造は、大腸の少なくとも一部を有し、前記複数の異なる領域は、複数の気体種の領域と複数のタグ付けされた物質種の領域を有する、請求項１乃至６及び８乃至３４のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項３７】
前記管状構造の位相幾何学的支援の評価を操作者に表示するステップをさらに有する、請求項１乃至３６のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項３８】
前記表示するステップは、前記管状構造を取り囲む前記画像データにおけるマスキングを行うことを有する、請求項３７に記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法。
【請求項３９】
請求項１乃至３８のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法の、大腸の位相幾何学の評価への使用。
【請求項４０】
請求項１乃至３８のいずれかに記載の管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法を実行するための命令群が記録された機械読取り可能な媒体。
【請求項４１】
請求項１乃至３８のいずれかに記載の方法を実行するためのシステムであって、
前記管状構造を表現する画像データを受け取るデータ受信部と、
前記データ受信部に有効に連結され、前記対応領域に前記開始点をそれぞれ配置する配置部と、
前記配置部に有効に連結され、前記各領域の拡大を実行する処理部と、
前記処理部に有効に連結され、前記ツリーを構築するツリー構築部と、
前記ツリー構築部に有効に連結され、前記所定の位相幾何学パラメータに基づいて前記ツリーをフィルタリングすることで、前記管状構造の位相幾何学的支援の評価を決定するフィルタリング部と、
を有するシステム。
【請求項４２】
前記フィルタリング部に有効に連結され、前記管状構造の位相幾何学的支援の評価を表示する表示部をさらに有する、請求項４１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本願は、“画像データのフィルタリング方法、画像データのフィルタリングシステム、及び仮想内視鏡検査における画像データの使用”と称するＰＣＴ出願に関連し、同ＰＣＴ出願の明細書記載事項は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、概して画像処理に関し、特に、管状構造における位相幾何学的支援の評価決定方法及びシステムに関する。また、本発明は、仮想大腸内視鏡検査における大腸の位相幾何学的評価への前記方法の適用に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の内視鏡処置は、典型的に、患者の体内に挿入して内部の解剖学的構造を視覚的に診断するフレキシブル光ファイバー管の使用に依存している。よって、操作者は、解剖構造の内側で管を操作して、何らかの解剖学的異常がないか探すことができる。
【０００４】
従来のこのような手法を用いる内視鏡検査は信頼できるものの、金銭的及び時間的なコストがかかる。特に、この手法は、患者にとって侵襲的で不快であり、ときに苦痛を伴う手法である。
【０００５】
侵襲的な内視鏡処置の上述した欠点の少なくとも１つを減らすべく、仮想大腸内視鏡検査とも称される、非侵襲的な手法が用いられる。
【０００６】
これらの非侵襲的な手法では、分析すべき解剖学的構造を表現する画像データを取得するために、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャンなどの撮像技術が用いられる。
【０００７】
また、非侵襲的な手法には、３つの典型的な患者による準備手順が含まれる。すなわち、下剤を使用して大腸を完全に洗浄することを目的とする完全な瀉下準備、大腸内物質を流動化させ、残存する固形物または液状物をタグ付けすることを目的とする軽度の瀉下準備、そして最後は、患者が飲用するバリウムベース製剤などの液剤により大腸内物質をタグ付けする、下剤不使用の準備である。
【０００８】
大腸内壁といった分析中の解剖学的構造を探し当てるために、種々の自動的な手法が提案されている。しかしながら、これらの技術では、特に、気体領域とその中で延在するタグ付けされた領域の境界面付近で大腸内壁の位置を正確に特定することが、しばしば困難である。
【０００９】
実際、もし気体領域とタグ付けされた領域の境界面が正確に識別されないと、大腸内壁の識別と位置の特定に漏れが生じ、大きな懸念となる。たとえば、大腸に最も近い小腸の一部が大腸の一部として切り出されて識別されるおそれがある。
【００１０】
とりわけ、大腸内壁の分離の精度が低いと、潜在的な大腸の病変を過大にまたは過小に評価することにつながり、これも大きな懸念である。
【００１１】
上述の欠点を減らすために、大腸内壁の対応する部分を識別するための局所パラメータを用いる動的なアルゴリズムが用いられてきた。
【００１２】
たとえば、米国特許出願公開（国際公開番号２００８／０００８３６７にて公開）には２ステップ分離法が記載されており、この方法では、後の適合的な分離での漏れが生じないように、試行的な分離をはじめに行う。しかしながら、この方法では、気体領域とタグ付けされた領域の境界が適切に検出される必要がある。境界が非常に厚くまたは不均質である場合には、前記方法では、大腸内壁を正確に識別し、かつ／または位置を特定することができないおそれがある。
【００１３】
とりわけ、画像取得中の患者のけいれん及び／または閉塞性腫瘍の存在に起因して、患者の大腸が虚脱するような場合、前記方法では、大腸全体を正確に識別できないおそれがある。
【００１４】
よって、上述の欠点のうち少なくとも１つを削減できる、管状構造に対する位相幾何学的支援の評価を決定する、改善された方法を提供することが望まれる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
よって、内壁と複数の異なる領域とを有する管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法が開示される。この方法は、（ａ）前記管状構造を表現する画像データを取得するステップと、（ｂ）前記異なる領域の１つから選択される初期領域に開始点を配置するステップと、（ｃ）初期領域の拡大を、初期の結果領域が前記内壁の少なくとも一部と前記異なる領域の１つに対応する隣接領域の少なくとも一部を含むまで実行するステップと、（ｄ）前記初期領域に対応する初期ツリーノードを有するツリーを開始するステップと、（ｅ）各隣接領域について、前記隣接領域に次の開始点を配置し、対応する物質領域の拡大を、次の結果領域が前記内壁の少なくとも一部と、追加の隣接領域の少なくとも一部を含むまで実行し、前記隣接領域に対応するツリーノードを前記ツリーに追加するステップと、（ｆ）前記処理ステップ（ｅ）を前記追加の隣接領域それぞれについて実行するステップと、（ｇ）前記ツリーを所定の位相幾何学パラメータに基づいてフィルタリングすることで、前記管状構造の位相幾何学的支援の評価を決定するステップと、を有する。
【００１６】
上記方法は、管状構造の位相幾何学的支援の評価を分離パラメータに依存することなく提供するので、大いに有利である。
【００１７】
取得される前記評価は、必要に応じた次の処理を効率よく実行することを可能にするので、大いに有利である。非限定的な例としては、かかる処理は、次の分離処理である。
【００１８】
とりわけ、前記取得される評価は、ボリュームレンダリングプロセスに基づく管状構造の正確な３Ｄ表現を提供するために用いることができ、このことは大いに有利である。実際、前記画像データの分離や入れ替えが不要であるので、３Ｄ表現が正確に画像データの２Ｄ情報を提示することができる。
【００１９】
さらに、前記方法は、画像データの所定の厳密な値に依存することなく管状構造の正確な３Ｄ表現を提供するために用いることができ、このことは大いに有利である。前記方法は、それゆえ、広範な種類の画像データと広範な種類のスキャン装置とに用いることができる。
【００２０】
とりわけ、一実施形態では、前記方法は、異なる領域間の境界面を用いなくても管状構造の位相幾何学的支援の評価を提供できるので、大いに有利である。
【００２１】
一実施形態では、画像データの取得ステップは、前記画像データをＣＴスキャン装置から受け取るステップを有する。
【００２２】
さらなる実施形態では、画像データの取得ステップは、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）装置、Ｘ線装置、超音波装置、及びこれらの組合せから選択される装置から、前記画像データを受け取るステップを有する。
【００２３】
一実施形態では、前記画像データは、ボリュメトリック医用画像データ、ボリュメトリック断層撮影画像データ、及び並列に連続する画像面の組のうちから選択される。
【００２４】
一実施形態では、前記画像データは解剖学的構造を表現する。
【００２５】
一実施形態では、前記画像データは、ピクセルとボクセルのうちから選択される複数の単位画像要素を有する。
【００２６】
一実施形態では、前記複数の異なる領域は、複数の第１の物質領域と複数の第２の物質領域とを有する。
【００２７】
さらなる実施形態では、開始点を配置するステップは、前記初期領域を前記第１の物質領域の１つから選択するステップを有し、前記初期領域拡大を実行するステップは、前記第２の物質領域の１つから前記隣接領域を選択するステップを有する。
【００２８】
さらなる実施形態では、前記対応する物質領域の拡大を実行するステップでは、前記追加の隣接領域が、前記隣接領域それぞれと前記追加の隣接領域が前記複数の第１の物質領域と前記複数の第２の物質領域のうちの対応する１つにそれぞれ帰属するように選択される。
【００２９】
一実施形態では、追加の隣接領域の識別は、初期の結果領域の領域拡大より大きい関心領域の場を考慮したプロセスで画像データの隣接部分をスキャンすることにより実行される。
【００３０】
一実施形態では、初期領域の拡大は、初期の結果領域がさらに前記管状構造の内壁の少なくとも外周の一部を含むまで実行される。
【００３１】
一実施形態では、物質領域の拡大は、前記次の結果領域がさらに管状構造の内壁の外周の少なくとも一部を含むまで実行される。
【００３２】
一実施形態では、初期領域の拡大は、前記初期の結果領域が前記初期領域を含むまで実行される。
【００３３】
さらなる実施形態では、前記対応する物質領域の拡大は、前記次の結果領域が前記隣接領域を含むまで実行される。
【００３４】
一実施形態では、前記領域の拡大の実行において、当該領域に帰属する可能性のある単位画像要素の処理を可能にする所定の直径の球を想定する。
【００３５】
さらなる実施形態では、後に続く可能性のある領域の識別が、拡大する領域に含まれる球の直径より大きく、拡大する領域に帰属する可能性のある単位画像要素を処理できるような所定の直径の球を想定する領域拡大処理により行われる。
【００３６】
さらなる実施形態では、潜在的な次の領域のスキャンにより、領域拡大における次の領域のための追加的な開始点が識別される。
【００３７】
さらなる実施形態では、追加的開始点の識別は、密度に基づく基準値、同じ密度基準値を備えた要素の数、またはこれらの組合せに基づいて実行される。
【００３８】
一実施形態では、次の追加的開始点を識別することは、結果として処理済みの領域に属する開始点要素を識別することになり、その場合、位相幾何学的情報だけが維持されてツリーに追加され、それにより、かかる開始点のために次の領域拡大が回避される。
【００３９】
さらなる実施形態では、前記方法は、前記初期領域の拡大の前に、前記第１の物質領域用の第１の物質閾値と、前記第２の物質領域用の第２の物質閾値を決定するステップをさらに有する。
【００４０】
一実施形態では、前記方法は、ｉ）追加的開始点を、対応する領域の１つから選択される追加的初期領域に配置するステップと、ｉｉ）追加的な初期領域の拡大を、追加的な初期の結果領域が前記内壁の少なくとも一部と、追加的な前記異なる領域の１つに対応する隣接領域の少なくとも一部を含むまで実行するステップと、ｉｉｉ）前記追加的初期領域に対応する初期ツリーノードを有する追加的ツリーを開始するステップと、ｉｖ）追加的隣接領域のそれぞれについて、追加的な次の開始点を前記追加的隣接領域に配置し、対応する追加的物質領域の拡大を、追加的な次の結果領域が前記内壁の少なくとも一部と追加的な隣接領域の少なくとも一部を含むまで実行し、前記追加的隣接領域に対応するツリーノードを前記追加的ツリーに追加するステップと、ｖ）処理ステップｉｖ）を前記追加的な隣接領域のそれぞれについて実行するステップと、ｖｉ）前記追加的ツリーを前記ツリーにグルーピングするステップと、をさらに有する。
【００４１】
一実施形態では、前記方法は、開始点を初期領域に配置する前に、前記初期領域を選択するステップをさらに有する。
【００４２】
さらなる実施形態では、初期領域を選択するステップは、前記管状構造の端部付近の前記初期領域を選択するステップを有する。
【００４３】
さらに別の実施形態では、前記方法は、追加的開始点を追加的初期領域に配置する前に、前記追加的初期領域を選択するステップをさらに有する。
【００４４】
一実施形態では、前記追加的初期領域を選択するステップは、前記追加的初期領域を前記管状構造の残存する端部付近で選択するステップをさらに有する。
【００４５】
さらなる実施形態では、前記方法は、対応する数の補助的開始点を用いて、前記ツリーが各開始点と前記追加的開始点とに対応する前記ツリーノードの間の少なくとも１つの連続した経路を含むまで、対応ツリーノードを前記ツリーに追加するステップをさらに有する。
【００４６】
さらに別の実施形態では、前記方法は、対応する数の補助的開始点を用いて、前記ツリーが前記異なる領域ごとに対応するツリーノードを含むまで、対応ツリーノードを前記ツリーに追加するステップをさらに有する。
【００４７】
一実施形態では、前記初期領域を選択するステップは、操作者により手動で実行される。
【００４８】
別の実施形態では、前記初期領域の選択するステップは自動的に実行される。
【００４９】
一実施形態では、前記追加的初期領域の選択するステップは操作者により手動で実行される。
【００５０】
別の実施形態では、前記追加的初期領域の選択するステップは自動的に実行される。
【００５１】
一実施形態では、前記画像データは、複数の単位画像要素を有し、前記方法は、対応ツリーノードに対応する前記領域ごとに、各単位要素の対応する分類を決定するステップをさらに有する。
【００５２】
さらなる実施形態では、前記複数の異なる領域は、複数の第１の物質領域と複数の第２の物質領域を有する。前記分類の決定ステップは、第１の物質クラスを、対応ツリーノードに対応する前記第１の物質領域それぞれの各単位画像要素に割り当て、第２の物質クラスを、対応ツリーノードに対応する前記第２の物質領域それぞれの各単位画像要素に割り当てることを有する。
【００５３】
さらなる実施形態では、領域に属さず、後続領域の識別プロセス中に処理される残存する各単位画像要素は、他の単位画像要素とともに潜在的な境界面種の要素としてグループ化される。
【００５４】
別の実施形態では、前記潜在的な境界面種の要素は、前記ツリーの位相幾何学的情報に基づいて、非境界面要素と、前記ツリーの連続した２つのノード間の境界面種の要素といった２つのグループにグループ分けされる。
【００５５】
さらなる実施形態では、前記方法は、前記領域拡大ごとに対応する結果領域に含まれない残存する単位画像要素ごとに、少なくとも１つの近接パラメータを、対応する単位画像要素とツリーノードに対応する少なくとも１つの隣接領域の間の距離に基づいて決定するステップと、対応クラスに対応する単位画像要素の帰属先を規定する少なくとも１つの帰属先パラメータを、対応する少なくとも１つの近接パラメータに基づいて決定するステップとを有する。前記方法は、さらに、前記ツリーの連続した２つのノード間の境界面種を、前記連続した２つのノードに対応する対応領域に隣接する対応単位画像要素の対応する帰属先に基づいて決定するステップと、前記ツリーの連続した２つのノード間の決定された境界面種に基づいて、前記管状構造の位相幾何学的支援の精密な評価を決定するステップとを有する。
【００５６】
さらなる実施形態では、前記ツリーの連続した２つのノード間の境界面種を決定するステップは、対応単位画像要素の密度に基づく分布、対応単位画像要素の同質性に基づく分布、関心対象の構造の位相幾何学的情報、及び前記境界面種の形態学的パラメータのうちから選択される少なくとも１つの追加のパラメータに基づいて実行される。
【００５７】
さらなる実施形態では、推定管状構造の中心線が前記精密な推定に基づいて決定される。
【００５８】
一実施形態では、推定管状構造の中心線が管状構造の位相幾何学的支援の評価に基づいて決定される。
【００５９】
一実施形態では、前記ツリーをフィルタリングするステップは、前記ツリーノードを相次いで連続してリンクすることを有する。
【００６０】
一実施形態では、前記ツリーは、少なくとも１つの主要な経路、及び閉ループと追加のブランチのうちの少なくとも１つを有し、前記ツリーをフィルタリングするステップは、閉ループの少なくとも１つの部分及び少なくとも１つの追加のブランチを前記ツリーからキャンセルすることを有する。
【００６１】
一実施形態では、前記キャンセルするステップは、対応ノードに関連付けられる異なる領域ごとの領域ボリュームに基づいて実行される。
【００６２】
一実施形態では、前記管状構造は、少なくとも大腸の一部を有する。
【００６３】
別の実施形態では、前記管状構造は、大腸の少なくとも一部を有し、前記複数の異なる領域は、複数の気体種の領域と複数のタグ付けされた物質種の領域を有する。
【００６４】
一実施形態では、前記方法は、前記管状構造の位相幾何学的支援の評価を操作者に表示するステップをさらに有する。
【００６５】
さらなる実施形態では、前記表示するステップは、前記管状構造を取り囲む前記画像データにおけるマスキングを行うことを有する。
【００６６】
別の側面によれば、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する前記方法を大腸の位相幾何学の評価へ使用することが開示される。
【００６７】
別の側面によれば、境界面領域を処理し、関心対象の構造の性質と特徴とに基づいて処理された境界面領域の次の再構成を行う方法及びシステムが開示される。
【００６８】
一実施形態では、境界面領域を処理する手段、及び処理済み領域を大腸粘膜の性質に基づき、次いで再構成する手段が提供される。
【００６９】
一実施形態では、前記ツリーの連続した２つのノード間の境界面種の要素を処理する手段が提供される。
【００７０】
別の実施形態では、仮想大腸内視鏡検査において、気体種の領域とタグ付けされた種の領域の間の境界面タイプの要素を処理する手段が提供される。
【００７１】
さらなる実施形態では、境界面種の要素を処理するステップは、典型的な大腸の粘膜要素とは異なる境界面種の要素に密度値を帰属させることで実行される。
【００７２】
一実施形態では、境界面タイプの要素を処理するステップは、気体密度をすべての境界面種の要素に帰属させることで実行される。
【００７３】
さらなる実施形態では、境界面種の要素を処理する前に、境界面種の領域が拡張される。
【００７４】
一実施形態では、境界面種の領域の拡張が、関心対象の構造の実際の位相幾何学を維持している間に実行される。
【００７５】
別の実施形態では、境界面種の要素の処理の後、処理済みの境界面種の領域の関心対象の構造の性質または特徴に基づく再構成が実行される。
【００７６】
さらなる実施形態では、処理済みの境界面種の領域の再構成が、拡張処理の間に収集されるすべての新たな要素の黙示的情報に基づいて実行される。“黙示的”という表現は、示唆または理解されるということを意味する。たとえば、粘膜は、分離されない単位画像要素（すなわち空気と組織の間の表面領域）を有する３Ｄ領域であるので、決して直接的に表現されない。しかし、粘膜の正常部分のような黙示的な特徴は、輝度値の勾配分布から抽出される。
【００７７】
一実施形態では、密度値を各境界面種の要素に、１つおきの隣接領域に帰属する全要素の黙示的情報を考慮して帰属させることで、処理済み領域の再構成が実行される。
【００７８】
一実施形態では、密度値を各境界面種の要素に、境界面種の領域を取り囲む領域に対応する領域の全要素の黙示的情報を考慮して帰属させることで、処理済み領域の再構成が実行される。
【００７９】
さらなる実施形態では、各境界面種の要素への密度値の帰属が、隣接領域の要素の密度から決定された法線ベクトルから取得される相対的な空間長の黙示的情報を考慮して、実行される。
【００８０】
一実施形態では、黙示的情報は、勾配ベクトル場、ベクトル場、及び密度ベースのベクトル場のうちの１つもしくは組合せである。
【００８１】
一実施形態では、黙示的情報は、スカラー場、ベクトル場、及びテンソル場のうちの１つもしくは組合せである。
【００８２】
別の側面によれば、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するシステムが提供される。このシステムは、前記管状構造を表現する画像データを受け取るデータ受信部と、前記データ受信部に有効に連結され、前記対応領域に前記開始点をそれぞれ配置する配置部と、前記配置部に有効に連結され、前記各領域の拡大を実行する処理部と、前記処理部に有効に連結され、前記ツリーを構築するツリー構築部と、前記ツリー構築部に有効に連結され、前記所定の位相幾何学パラメータに基づいて前記ツリーをフィルタリングすることで、前記管状構造の位相幾何学的支援の評価を決定するフィルタリング部と、を有する。
【００８３】
一実施形態では、このシステムは、前記フィルタリング部に有効に連結され、前記管状構造の位相幾何学的支援の評価を表示する表示部をさらに有する。
【００８４】
別の側面によれば、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する前記方法を実行するための命令が記録された、機械読取り可能な媒体が提供される。
【００８５】
別の側面によれば、上述した方法により管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するビジネスの実行方法であって、管状構造における位相幾何学的支援の評価が有料で決定される方法が提供される。
【００８６】
別の側面によれば、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するビジネスの実行方法であって、前記画像データを受け取るステップと、上述の方法を実行するステップと、前記環状構造の前記位相幾何学的支援の評価を有料で提供するステップとを有する方法が提供される。
【００８７】
別の側面によれば、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するビジネスを実行する方法であって、前述のように位相幾何学的支援の評価を決定するシステムをプロバイダからサードパーティに提供するステップと、前記システムをサードパーティが有料で作動させるステップと、当該サードパーティにより料金の少なくとも一部を前記プロバイダに返還するステップとを有する方法が提供される。
【００８８】
管状構造における位相幾何学的支援の評価の決定方法は、数種類の画像データに用いられるので、大いに有利である。
【００８９】
とりわけ、仮想大腸内視鏡検査の場合、前記方法によれば、画像取得中のけいれん及び／または、たとえば、閉塞性腫瘍の存在により患者の大腸が虚脱したとしても、大腸の位相幾何学的支援の適切な評価を提供できるので、大いに有利である。
【００９０】
さらに、仮想大腸内視鏡検査の場合、前記方法は、大腸の推定中心線を迅速に提供できるので、大いに有利である。というのも、２Ｄフライスルー視覚化が即座に操作者や医師に提供できるからである。
【００９１】
“領域”という表現は、同一の嚢内ですべて互いに接触した一群の隣接単位画像要素を意味する。領域は、使用される画像データに応じて、２Ｄまたは３Ｄとすることができる。
【００９２】
“管状構造”という表現は、少なくとも二つの端部を有する空洞の細長い構造を網羅的に含むと理解すべきである。
【００９３】
本発明を理解しやすくするために、本発明の実施形態が、添付図面を例に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態における、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法を示すフローチャート図である。
【図２】本発明の管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法の別の実施形態を示すフローチャート図である。
【図３】本発明の管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法の別の実施形態を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するシステムの実施形態を示すブロック図である。
【図５Ａ】大腸を表現する画像データの一部分を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａの画像データの一部の３Ｄ表現を示す図である。
【図５Ｃ】患者の大腸の３Ｄ表現を示す図である。
【図６】位相幾何学的支援の評価を決定する方法が実装される処理デバイスの一実施形態を示すブロック図である。
【図７】Ａは、管状構造の実施形態の概略図である。Ｂは、図７Ａに示す管状構造に対応するツリーの概略図である。
【図８Ａ】管状構造の別の実施形態の概略図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す管状構造に対応するツリーの概略図である。
【図９Ａ】管状構造の別の実施形態の概略図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示す管状構造に対応するツリーの概略図である。
【図１０】一実施形態における追加的な隣接領域を識別する態様を示す図である。
【図１１】一実施形態における大腸粘膜の再構成を示す図である。
【図１２】一実施形態における大腸粘膜の再構成を示す図である。
【図１３】一実施形態における大腸粘膜の再構成を示す図である。
【図１４】一実施形態における大腸粘膜の再構成を示す図である。
【図１５】一実施形態における大腸粘膜の再構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００９５】
本発明とその利点のさらなる詳細が、下記に含まれる詳細な説明から明らかになる。以下の実施形態の説明では、本発明が実施される例を示すために、添付図面が参照される。開示される本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、種々の他の実施形態の構成と実施が可能であることが理解されよう。
【００９６】
本発明は、医用画像処理の分野において特に有益な、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法及びシステムに関する。本説明を通じ、仮想大腸内視鏡検査における大腸の位相幾何学の評価に上記の方法が適用される例について説明される。しかし、当業者であれば上記の方法は、特定の適用にのみ限定されるものではなく、本説明を読むことで明らかになるように、他の種々の適用が可能であるということを理解するであろう。非制限的な例として、上記の方法は、ＣＴ筋運動記録への適用、腹部大動脈瘤の検出や仮想大腸内視鏡検査への適用、肺や脳の動脈瘤への仮想大腸内視鏡検査の適用において有益である。
【００９７】
当業者であれば、本発明に係る管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法は、たとえば大腸がんスクリーニング検査といった、次の段階の解剖学的構造の検査を容易にする上で概して有益であるということを理解するであろう。また、当業者は、この方法が、内壁と複数の気体領域を有する大腸構造と、その内部に延在する標識された糞便領域といった少なくとも２つの位相を有する解剖学的構造に適しているということを理解するであろう。
【００９８】
この方法は、特定の種類の画像データに限定されないので、特に有利である。むしろ、この方法は、下記において明らかになるように、異なる種類の画像データセットに用いることができる。とりわけ、この方法が画像データの厳密な所定の値や、所定のコントラストに依存することなく実装できるということが、当業者にとって明らかになるであろう。
【００９９】
実際、当業者であれば、上記のシステムと方法が、プレップレスＣＴ結腸内視鏡、下剤不使用のＣＴ結腸内視鏡、タグ付け剤（標識剤）による、準備が少ないＣＴ結腸内視鏡、及びＣＴ結腸内視鏡のための残留液／便をタグ付けする瀉下準備といった例（これらには限定されないものの）に使用できるので、特に有利であることを理解するであろう。
【０１００】
プレップレスＣＴ結腸内視鏡は、次の文献に記載されている。
“Comparison of routine and unprepped CT colonography augmented by low fiber diet and stool tagging： a pilot study” Abraham H． Dachman 他著、Abdom Imaging 2007年32号（96−104頁）
“CT Colonography without Cathartic Preparation： Feasibility Study” Matthew R． Callstrom著、Radiology 2001、219号（693−698頁）
“CAD of Colon Cancer on CT Colonography Cases without Cathartic Bowel Preparation” Marius George Linguraru 他著、国際ＩＥＥＥ  ＥＭＢＳ３０周年会議（カナダ、ブリティッシュコロンビア州バンクーバー、2008年8月20−24日開催）
これらの引用文献は、参照により本明細書に援用される。
【０１０１】
下剤不使用のＣＴ結腸内視鏡は、次の文献に記載されている。
“Development of a Cathartic−Free Colorectal Cancer Screening Test Using Virtual Colonoscopy: A Feasibility Study”Kristina T． Johnson著、AJR:188、2007年1月号、2936頁
“Dietary Fecal Tagging as a Cleansing Method before CT Colonography: Initial Results− Polyp Detection and Patient Acceptance” Philippe A． Lefere著、Radiology 2002、224号（393−403頁）、
“Noncathartic CT Colonography with Stool Tagging: Performance With and Without Electronic Stool Subtraction” C． Daniel Johnson著、AJR:190、2008年2月号（361−366頁）
これらの引用文献は、参照により本明細書に援用される。
【０１０２】
タグ付け剤による、準備が少ないＣＴ結腸内視鏡検査は、次の文献に記載されている。
“Image Quality and Patient Acceptance of Four Regimens with Different Amounts of Mild Laxatives for CT Colonography” Sebastiaan Jensch 他著、AJR．191、2008年7月号（158−167頁）
この文献の記載内容は参照により本明細書に援用される。
【０１０３】
ＣＴ結腸内視鏡のための残留物液／便をタグ付けする瀉下準備は、次の文献に記載されている。
“Efficacy of Barium−Based Fecal Tagging for CT Colonography: a Comparison between the Use of High and Low Density Barium Suspensions in a Korean Population − a Preliminary Study” Min Ju Kim 他著、J Radiol 10（1） 2009年2月号（25−33頁）
“The Alternative: Faecal Tagging， Philippe Lefere and Stefaan Gryspeerdt， Virtual Colonoscopy” Springer Berlin Heidelberg著、2006年（35−49頁）
“Tagging−based， Electronically Cleansed CT Colonography: Evaluation of Patient Comfort and Image Readability” Michael E． Zalis他著、Radiology（239−1巻、2006年4月号（149−159頁）
これらの引用文献は、参照により本明細書に援用される。
【０１０４】
当業者であれば、下剤を使用しない準備がヨウ素の使用を含むが、これは潜在的な緩下副作用を有するものの、バリウムのみによるタグ付け準備よりもすぐれた残存物のタグ付けができることを理解するであろう。
【０１０５】
さらに、当業者であれば、ここに開示された方法によれば、管状構造の評価を、プロセッサ資源に応じ比較的短時間で提供することが可能になるということを理解するであろう。
【０１０６】
典型的な最先端技術の手法は、次の文献に記載されているように、データセットごとに５〜１８分かかる。
“ACCURATE AND FAST 3D COLON SEGMENTATION IN CT COLONOGRAPHY”、 Dongqing Chen、Rachid Fahmi、Aly A. Farag、Robert L. Falk、及び Gerald W.   Dryden著、ISBI 2009 490-493頁
一方、本発明の方法をPentium(登録商標） IV 2.6 GHzのＰＣで512 × 512 × 440 の単一のＣＴスキャンに実行したとすると、完全な結腸直腸がんのスクリーニング研究を行うための関心対象の構造、つまり寸法が比較可能でボリュームレンダリングによる視覚的な３Ｄ検査ができる２つのデータセットの、位相幾何学的な定義付けを、３〜５分で行うことができる。このように、本発明の方法は、現在の最先端の方法より少なくとも２倍の速度で実行できる。
【０１０７】
図５Ａ〜５Ｃは、管状構造、ここの例では大腸を表現する画像データセットの画像５００と、評価された大腸トポロジ５０２の例を示す。。
【０１０８】
図７Ａは、内壁７０２と複数の異なる領域とを有する、管状構造７００の例を示す。管状構造７００が大腸または少なくとも大腸の一部を有する場合には、内壁７０２は軟組織や脂肪組織とともに大腸の粘膜を有するかもしれない。ここに示す例では、複数の異なる領域は、気体種の領域とも称される複数の第１の物質領域７０４と、タグ付けされた物質種の領域とも称され、タグ付けされた糞便領域に対応する複数の第２の物質領域７０６とを有する。
【０１０９】
本説明を通じ、“領域”という表現は、同じ嚢内で互いに連続して隣接する単位画像要素のセットを意味する。領域は、用いられる画像データに依存して、２Ｄまたは３Ｄとすることができる。
【０１１０】
図１を参照すると、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法の、一実施形態におけるフローチャート図が示される。
【０１１１】
本説明を読めば明らかになるように、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するこの方法は、管状構造のツリー、つまり、管状構造内で延在する気体領域とタグ付けされた物質領域の連続性を表現する連続したノードを有するツリーを構築する所定のステップに依存する。
【０１１２】
本方法の一実施形態が、図１、７Ａ及び７Ｂを参照して示される。
【０１１３】
処理ステップ１００では、管状構造を表現する画像データが提供される。この画像データは、非制限的な例として、当該分野において知られているように、ボリュメトリック医用画像、ボリュメトリックな断層撮影画像及び／または複数の並行で連続した画像面を有することができる。
【０１１４】
一実施形態では、処理ステップ１００は、ＣＴスキャン装置から画像データを受け取るステップを含む。別の実施形態では、画像データは、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置から受け取ってもよい。または、画像データは、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）装置、Ｘ線装置、超音波装置、またはこれらの装置の組合せから受け取ることもできる。別の実施形態では、画像データは、データベースから抽出することができ、または、たとえばコンパクトディスクや画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）といった読取り可能な媒体から抽出できる。
【０１１５】
一実施形態では、画像データは、たとえば、ピクセルやボクセルといった複数の単位画像要素を有する。にもかかわらず、当業者であれば、“単位画像要素”という表現が、ピクセルやボクセルに限定されるべきではなく、むしろ同質な要素、画像や表示画面上のポイントやドット、幾何学的要素、ネットワークのメッシュ、メッシュの表面、または輝度、色、その他のパラメータが個別に関連付けられる頂点からその他までを含むことを理解するであろう。
【０１１６】
引き続き図１を参照すると、処理ステップ１１０で、異なる領域のいずれかから選択される初期領域に開始点が配置される。
【０１１７】
図７Ａに示す例示的な実施形態では、初期開始点Ｘｃが初期領域Ａ１に配置される。
【０１１８】
好ましい実施形態では、開始点が初期領域に配置される前に、まず初期領域が選択される。一実施形態では、初期領域の選択は、操作者により手動で実行される。または、別の実施形態では、初期領域の選択は、自動的に実行される。当業者であれば、次の文献に記載されるように、初期領域の自動的選択が種々のパラメータに基づいて実行されることを理解するであろう。
“Iordanescu G, Pickhardt PJ, Choi JR, Summers RM, Automated seed placement for colon segmentation in computed tomography colonography”、Acad Radiol著、 2005年2月
【０１１９】
好ましい実施形態では、初期領域は、下記において明確になるように、管状構造の端付近で選択される。図７Ａに示す例示的な実施形態では、選択された初期領域は、大腸における盲腸付近まで延在する。
【０１２０】
引き続き図１を参照すると、処理ステップ１２０では、初期領域が拡大されて、初期の結果領域が内壁の少なくとも一部及び異なる領域の１つに対応する隣接領域の少なくとも一部を含むまで拡大が実行される。
【０１２１】
好ましい実施形態では、初期領域は第１の物質領域のいずれかから選択され、一方で隣接領域は、第２の物質領域のいずれかから選択される。換言すれば、以下でより詳細に示すように、想定される領域は、２種類の領域のいずれかから交互に選択される。
【０１２２】
好ましい実施形態では、初期領域の拡大が、初期の結果領域がさらに少なくとも管状構造内壁の外周の一部を含むまで実行される。換言すると、初期領域が選択され、そして、そのすぐそばの隣接領域が、結果領域が管状構造内壁の外周の一部を含むまで、選択される。
【０１２３】
当業者であれば、管状構造内壁の外周は、管状構造が大腸またはその一部を有する場合、軟組織及び脂肪組織、筋肉、骨もしくはその他の周辺構造、たとえば小腸の一部を含むことを理解するであろう。
【０１２４】
さらに好ましい実施形態では、初期領域の拡大は、初期の結果領域が初期領域全体を含むまで実行される。
【０１２５】
当業者であれば、従来技術による領域拡大を適用する場合、同じ領域の単位画像要素がその同質性に基づく反復処理によりグループ化され、それにより画像データの選択された部分が他から分離した関心領域に取り込まれることを理解するであろう。これらの従来技術の適用において、領域の拡大は、他の領域から１つの特定の領域を抽出するために用いられる。
【０１２６】
たとえば、公開番号ＵＳ２００２／０１９３６８７及び「仮想内視鏡検査の自動解析」という名称で公開された米国特許出願には、領域の拡張が次のように記載されている。「関心領域は、３次元領域の拡張方法及び初期統計の閾値を用いて分割される。ここで選択される閾値は、最大閾値に接近する。選択される最大閾値は、関心領域の一部に周辺構造を取り込むことで分割手順が失敗することなく選択することができるような値である。」
【０１２７】
当業者であれば、本説明を読むことで、本願では、他の領域から特定の領域を抽出するために画像を異なる関心ゾーンに分離することを目的として領域拡大を用いるのではないということを理解するであろう。むしろ、領域拡大は、対応する開始点を取り囲む画像の一部を選択するために用いられる。前述のように、領域拡大から得られる結果領域は、いくつかの種類の領域の部分を含む。
【０１２８】
当業者は、直接隣接する領域の選択が、ボリュメトリック画像データにおいて実行されることを理解するであろう。このように、結果領域は、複数の連続した２次元画像により得られる３次元のボリュームであることが理解されよう。
【０１２９】
引き続き図１を参照すると、処理ステップ１３０で、初期領域に対応する初期ツリーノードを有するツリー７０８が形成され始める。
【０１３０】
図７Ａ、７Ｂに示す例示的な実施形態では、ツリーが初期ツリーノードＡ１から開始される。
【０１３１】
引き続き図１を参照すると、処理ステップ１４０、１５０及び１６０は、下記においてより詳細に示されるように、処理ステップ１２０で発見された隣接領域それぞれについて実行される。
【０１３２】
実際、処理ステップ１４０では、次の開始点は、前に発見された隣接領域に配置される。
【０１３３】
処理ステップ１５０では、対応する次の領域の拡大は、次の結果領域が内壁の少なくとも一部と追加の隣接領域の少なくとも一部を含むまで実行される。
【０１３４】
好ましい実施形態では、処理ステップ１５０で、隣接領域と追加の隣接領域が、対応する複数の第１の物質領域と複数の第２の物質領域のいずれかにそれぞれ属するように、追加の隣接領域が選択される。換言すると、想定される領域は、上述したように、交互に対応する種類から選択される。
【０１３５】
好ましい実施形態では、対応する次の領域の拡大は、次の結果領域が管状構造内壁の外周の少なくとも一部をさらに含むまで実行される。
【０１３６】
さらに好ましい実施形態では、対応する次の領域の拡大は、次の結果領域がすべての隣接領域を含むまで実行される。
【０１３７】
一実施形態では、図１０に示すように、追加の隣接領域の識別を、画像データの隣接部分をスキャンするとともに、初期の結果領域の領域拡大より大きい関心対象範囲を想定する処理により実行することができる。当業者であれば、領域の拡大またはｒａｙｃａｓｔ処理を用いることができることを理解するであろう。
【０１３８】
処理ステップ１６０では、隣接領域に対応するツリーノードが、既存のツリーに追加される。
【０１３９】
引き続き図１を参照すると、処理ステップ１４０、１５０及び１６０は、処理ステップ１５０で発見された追加の隣接領域ごとに実行される。
【０１４０】
一実施形態では、図１０に示すように、領域拡大の実行は、拡大する領域に帰属する可能性のある単位画像要素を処理できるような所定の直径の球を想定する。
【０１４１】
さらなる実施形態では、後に続く可能性のある領域の識別が、拡大する領域に含まれる球の直径より大きく、拡大する領域に帰属する可能性のある単位画像要素を処理できるような所定の直径の球を想定する領域拡大処理により行われる。
【０１４２】
さらなる実施形態では、潜在的な次の領域のスキャンにより、領域拡大における次の領域のための追加的な開始点が識別される。
【０１４３】
さらなる実施形態では、追加的開始点の識別は、密度に基づく基準値、同じ密度基準値を備えた要素の数、またはこれらの組合せに基づいて実行される。このことは、人為的な要素の想定を回避できるので、大いに有利である。
【０１４４】
一実施形態では、次の追加的開始点を識別することは、結果として処理済みの領域に属する開始点要素を識別することになり、その場合、位相幾何学的情報だけが維持されてツリーに追加され、それにより、かかる開始点のために次の領域拡大が回避される。
【０１４５】
図７Ａ、７Ｂに示す例示的な実施形態では、初期ツリーノードＡ１がツリーに追加された後には、対応する開始点が領域Ａ１の隣接領域に配置される。すなわち、領域Ｔａｌｐｈａ、Ｔｂｅｔａ、Ｔ１、Ｔ２及びＴｇａｍｍａに対応するツリーノードＴａｌｐｈａ、Ｔｂｅｔａ、Ｔ１、Ｔ２及びＴｇａｍｍａが、ツリーに追加される。
【０１４６】
そうして、これら上記の領域それぞれが、存在したとしてもまだ考慮されていない他の隣接領域を発見するために、考慮される。たとえば、ツリーノードＴ１がツリーに追加された後には、小腸の近辺の一部に対応領域ＳＢ１が発見され、対応するノードＳＢ１がツリーに追加される。
【０１４７】
発見された各隣接領域が、処理ステップ１４０、１５０及び１６０で処理された後には、処理ステップ１７０で、ツリーが所定の位相幾何学パラメータに基づきフィルタリングされ、それにより管状構造の位相幾何学的支援の評価が決定される。
【０１４８】
一実施形態では、前記ツリーのフィルタリングは、ツリーノードそれぞれを交互に連続してリンクすることを含む。
【０１４９】
さらなる実施形態では、所定の値より小さい面積または体積を有する領域に対応する無効なブランチとノードは、下記においてより詳細に示されるように、ツリーからキャンセルできる。無効なブランチは、下記において明らかになるように、管状構造の２つの端部の間の連続した経路を提供するために用いることができないツリーの一部として定義される。
【０１５０】
引き続きさらなる実施形態では、関心対象の管状構造に属さない構造にまぎれもなく属しているツリーの一部、たとえば骨格構造も、ツリーから除去できる。実際、骨部分に対応するノードは、ツリーに含まれうるだろう。にもかかわらず、当業者であれば、次の文献に記載されているように、骨の除去を行うことができることを理解するであろう。
“Automatic vessel extraction by patient motion correction and bone removal in brain CT angiography”、Helen Hong 他著、International Congress Series 1281巻、2005年5月、369-374頁
当業者は、また、種々の他の方法を考慮可能であることを理解するであろう。
【０１５１】
一実施形態では、所定の位相幾何学パラメータが、管状構造における既知のトポロジに基づいて用いられる。たとえば、管状構造は、２つの端部の間の連続する経路を有するが、ループした部分は有さない。
【０１５２】
この時点で、管状構造における位相幾何学的支援の凡その評価が得られる。
【０１５３】
図７Ａ及び７Ｂに示す実施形態では、ノードが互いにリンクされた後には、単一の連続した経路が直腸と盲腸の間に延在する。当業者は、それゆえ、この経路が管状構造の位相幾何学的支援の凡その評価を表していることを理解するであろう。さらに、他のツリーのブランチは連続した経路を見出すために用いられないので、これらのブランチはツリーから随意にキャンセルできる。
【０１５４】
一実施形態では、以下でより詳細に示すように、管状構造の位相幾何学的支援の評価が決定された後には、次いで、管状構造の推定中心線が推定される。
【０１５５】
一実施形態では、連続した経路の領域の中心が、中心線を概ね推定するために用いられる。にもかかわらず、当業者であれば、中心線の凡その推定を提供するために他の種々の方法を使用できるということを理解するであろう。たとえば、次の文献に記載されているように、位相幾何学的に細線化した領域、または概ね分離された領域からボロノイ図により抽出された中心線が用いられる。
“Skeletonization and its Applications”、Kalman Palagyi著、画像処理・コンピュータグラフィック学部、セゲド大学、 ハンガリー、2009年 画像処理夏季コース
当業者には既知であるが、レベル設定処理、または距離ベースのスケルトン（骨格）化を含む他の方法を用いることができる。
【０１５６】
さらなる実施形態では、以下で詳細に示すように、管状構造の位相幾何学的支援の評価が、操作者に対し表示される。
【０１５７】
図２を参照すると、好ましい実施形態では、第２の初期開始点を用いることができる。
【０１５８】
実際に、図７Ａに示すように、完全な管状構造を確実に考慮するために、好ましい実施形態では、２つの開始点、すなわち管状構造の第１の端部に最近似する第１の開始点点と、管状構造の第２の端部に最近似する第２の開始点が、有利に用いられる。管状構造が大腸である場合、２つの初期開始点は、盲腸と直腸との最も近くに配置される。このようにして、２つの開始点に対応する２つのノード間の連続した経路を見いだすことで、管状構造の全体を完全な状態で確実に考慮できるので、大いに有利である。
【０１５９】
図７Ａに示すような例示的な実施形態では、第２の開始点Ｘｒが直腸に配置される。２つの開始点に対応する２つのノード間に連続した経路が存在するので、この連続した経路は、以下においてより詳細に示すように、管状構造全体における位相幾何学的支援を表現できる。
【０１６０】
よって、さらに図２を参照すると、処理ステップ２００では、追加的開始点が、直腸に対応する領域のうちの１つから選択された追加的初期領域に配置される。
【０１６１】
当業者であれば、一実施形態では、追加的開始点に関する処理ステップを開始点に関する処理ステップと並行で実行することが有利であることを理解するであろう。または、これらの２つの処理は、相次いで実行してもよい。
【０１６２】
好ましい実施形態では、追加的開始点を追加的初期領域に配置する前に、追加的初期領域を、処理ステップ１１０での初期領域と同様にまず選択する。一実施形態では、追加的初期領域の選択は、操作者により手動で実行される。また、別の実施形態では、追加的初期領域の選択は、自動的に実行される。
【０１６３】
仮想大腸内視鏡検査の場合、一実施形態では、追加的開始点の自動的選択は、患者に対向したときには下向きの大腸が患者の腹部の右側に位置しており細長い空気溜りに対応するといった人体形態学を考慮し、画像データの全体的なヒストグラムに基づいて、気体状の要素の体積を評価することで実行される。同様に、Ｓ字結腸が、骨盤形態学に基づき、直腸近辺の際立った空気溜り（たいていの場合、画像データセットの“底部”に位置する）を探索することで、識別される。当業者であれば、これらの２つの方法が本発明の範囲を限定するものではなく、このような形態学的アプローチが本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて多数可能であることを理解するであろう。
【０１６４】
当業者であれば、さらなる実施形態では、複数の追加的開始点が同時に用いられる一方で対応するツリーが構成されることを理解するであろう。また、当業者は、一実施形態では、ツリーに既に含まれる領域を選択しないようにするために、追加的開始点の選択ルールが用いられることを理解するであろう。
【０１６５】
好ましい実施形態では、上述したように、選択された初期領域は、管状構造の一端付近まで延在する。さらに好ましい実施形態では、選択された追加的初期領域は、管状構造の他の端部付近まで延在する。
【０１６６】
上述したように、図７Ａに示す例では、選択された初期領域は、大腸の盲腸付近まで延在する一方、選択された追加的初期領域は大腸の直腸付近まで延在する。
【０１６７】
処理ステップ２１０では、追加的初期領域の拡大が、追加的な初期の結果領域が内壁の少なくとも一部と、異なる領域の端部に対応する追加的隣接領域の少なくとも一部を含むまで、実行される。
【０１６８】
処理ステップ２２０では、追加的初期領域に対応する初期ツリーノードを有する追加的ツリーが形成され始める。
【０１６９】
引き続き図２を参照すると、下記においてさらに詳述されるように、処理ステップ２３０、２４０及び２５０が、処理ステップ２２０で発見された各追加的隣接領域について実行される。
【０１７０】
実際に、処理ステップ２３０で、追加的な次の開始点が、対応する追加的な隣接領域に配置される。
【０１７１】
処理ステップ２４０では、対応する次の領域の拡大が、追加的な次の結果領域が内壁の少なくとも一部、及び追加的な隣接領域の少なくとも一部を含むまで実行される。
【０１７２】
処理ステップ２５０では、追加的隣接領域に対応するツリーノードが、追加的ツリーに追加される。
【０１７３】
引き続き図２を参照すると、処理ステップ２３０、２４０、及び２５０が、処理ステップ２４０で発見された各追加的隣接領域について実行される。
【０１７４】
発見された追加的な隣接領域それぞれが処理ステップ２３０、２４０及び２５０で処理されると、処理ステップ２６０で、追加的ツリーが既存のツリーとともにグループ化される。
【０１７５】
一実施形態では、追加的ツリーと既存ツリーのグルーピングは、同じ領域に対応する各ツリーで少なくとも１つのノードを発見するステップと、２つのツリーをこの共通のノードに基づいて合体するステップを有する。にもかかわらず、当業者であれば、下記において詳述するように、ツリーを一体としてグルーピングするために、種々の他の手法が考えられるということを理解するであろう。
【０１７６】
処理ステップ２７０で、ツリーを所定の位相幾何学的パラメータに基づいてフィルタリングし、それにより管状構造の位相幾何学的支援の評価を決定できる。
【０１７７】
当業者であれば、大腸の位相幾何学的支援の決定の特有な適用として、少なくとも１つの補助的開始点を使用できるということを理解するであろう。実際には、いくつかの場合において、検査される患者の大腸が、画像取得中のけいれん及び／または、たとえば閉塞性腫瘍の存在によって、虚脱しうる。大腸が虚脱すると、その内壁が盲腸と直腸間の経路の障害となりうる。そして、大腸内の容積が複数の管状の部分に分離され、図１を参照して示された前記方法では、以下で詳述するように、大腸の全長における位相幾何学的支援の評価ができなくなる。その場合、ツリーが開始点と追加的開始点それぞれに対応するツリーノード間の少なくとも１つの連続した経路を含むまで、対応ツリーノードをツリーに追加するために、対応する数の補助的開始点を用いることができる。
【０１７８】
一実施形態では、対応する補助的ツリーが補助的開始点それぞれについて構築され、そして補助的ツリーは既存のツリーにグルーピングされる。
【０１７９】
当業者は、かかる補助的開始点が、管状構造が３つ以上の端部を有するような場合にも用いることができるということを理解するであろう。その場合、全体の構造を確実に考慮するために、管状構造の端部ごとに対応する開始点を用いることが有利である。
【０１８０】
仮想大腸内視鏡検査の場合の一実施形態では、大腸の形態学的パラメータが補助的開始点を配置するために用いられる。たとえば、大腸が長細い連続した構造であるので、補助的開始点は、ツリーまたは補助的ツリーの空間的に長い部分に配置される。
【０１８１】
上述したように、この時点で、大腸の位相幾何学的支援の凡その評価が得られる。当業者であれば、この凡その評価が領域を分離せずに得られるということが（下記において明らかにもなるように）大いに有利であるということを、理解するであろう。
【０１８２】
当業者であれば、この凡その評価が管状構造の凡その中心線を提供でき、このことが大いに有利であるということを理解するであろう。実際、凡その中心線に基づいて、２Ｄのフライスルー視覚化を提供することができる。換言すると、関心対象でない画像の全ての部分を、取得した凡その中心線に従ってマスクすることができる。このことは大いに有利である。というのも、操作者が、画像の関心対象でない他の領域に妨げられることなくより便利な方法で画像データをレビューできるからである。このことは、ことさら大いに有利である。というのも、画像のレビューに典型的に要求される訓練を減少させながら、操作者による画像のレビューを大幅に高速化できるからである。かかるアプローチは、いくつか例を挙げると、同じ画像の異なる部分に残存するタグ付けされた液体や、画像の異なる部分における主な病変の存在に気を散らせていた経験不足の判読者には、大いに価値があるといえよう。
【０１８３】
また、当業者であれば、ボリュームレンダリング処理を使用する３Ｄフライスルー視覚化も提供できることを理解するであろう。
【０１８４】
上述したように、取得される管状構造の位相幾何学的支援の凡その評価は、大腸内の気体種の領域とタグ付けされた領域の入れ替わりが大腸に沿って盲腸と直腸の間で生じるという事実に基づいて行われる。この入れ替わりは、位相幾何学的支援の評価の決定を促進する。
【０１８５】
このように、上述した方法では、気体種の領域とタグ付けされた領域の境界面、及び気体種の領域またはタグ付けされた領域と大腸組織との境界面は、凡その評価を提供するために用いられも考慮もされていない。
【０１８６】
当業者であれば、典型的には、主にこれらの境界面には標識されていないかまたは標識されたが同質ではない糞便が含まれるので、これらの境界面において異なる種類の領域の識別が困難であるということを理解するであろう。
【０１８７】
前記方法の好ましい実施形態では、さらに、大腸の位相幾何学的支援の精密な評価が得られる。この精密な評価は、関心対象の境界面、すなわち、前記ツリーの連続した２つのノード間に伸びるブランチに対応する境界面の帰属または分類を規定することで得られる。実際に、関心対象の境界面が気体種の領域とタグ付けされた領域の間の境界面、または、大腸組織との境界面として規定された後には、ツリーのフィルタリングが、以下において詳述するように改善される。
【０１８８】
ここで図３を参照して、前記方法のさらなる実施形態を示す。この実施形態では、管状構造の位相幾何学的支援の精密な評価が決定される。当業者が以下において理解するように、この実施形態では、種々の種類の境界面が識別されて分類され、位相幾何学的支援の評価をさらに精密にする。
【０１８９】
よって、処理ステップ３００では、ツリーが取得された後には、対応ツリーノードに対応する各領域の単位要素ごとに、対応する分類が決定される。換言すると、処理ステップ１２０、１５０、２１０または２４０の間に第１の物質種の領域または第２の物質種の領域として領域が規定された後には、その領域の各単位画像要素がこの種類の領域に帰属するものとみなされる。
【０１９０】
一実施形態では、分類の決定が、第１の物質クラスを、対応ツリーノードに対応する第１の物質領域の各単位画像要素に割り当てるステップと、第２の物質クラスを、対応ツリーノードに対応する第２の物質領域の各単位画像要素に割り当てるステップを含む。大腸の位相幾何学的評価の特有の適用において、対応する単位画像要素は、気体種の領域またはタグ付けされた領域に帰属するものとして“分類”される。
【０１９１】
この時点で、残存するが未だ考慮されていない単位要素が気体領域とタグ付けされた領域の境界面、または大腸組織との境界面のいずれかに帰属する。
【０１９２】
さらなる処理ステップが、ツリーの連続した２つのノード間に伸びる境界面の種の識別を提供するために、実行される。関心対象の境界面が適切に識別された後には、位相幾何学的支援の精密な評価が提供される。このことは、以下の説明を読んだ当業者に理解されよう。
【０１９３】
引き続き図３を参照すると、関心対象の各境界面の種を識別するために、処理ステップ３１０及び３２０が、後に詳述するように、領域拡大に対応する結果領域に含まれる、残存する単位画像要素ごとに実行される。
【０１９４】
処理ステップ３１０では、少なくとも１つの近接パラメータが、対応する単位画像要素とツリーノードに対応する少なくとも１つの隣接領域の間の距離に基づいて、関心対象の各単位画像要素について決定される。当業者であれば、近接パラメータの使用が、分離処理や定量パラメータに依存せず、むしろ質的なパラメータに依存するため、有利であることを理解するであろう。
【０１９５】
一実施形態では、複数の近接パラメータが、関心対象の単位画像要素とその周囲に延在する各領域の間の各距離を考慮に入れるために、用いられる。
【０１９６】
処理ステップ３２０では、対応する単位画像要素の所属を対応クラスに定義づける、少なくとも１つの所属パラメータが、少なくとも１つの対応する近接パラメータに基づいて決定される。当業者であれば、帰属パラメータの決定は、画像データを取り替えたり変更したりしないので、有利であることを理解するであろう。
【０１９７】
一実施形態では、単位画像要素の所属が種々の追加パラメータに基づいて決定される。たとえば、選択された単位画像要素を取り囲む隣接領域の形態学及び形状が、管状構造の全体の位相幾何学と同様に、考慮される。さらなる実施形態では、かかる形態学パラメータのうちの１つは、残存する液体が、物理的には他の液体と同様に、その表面を平坦にする傾向を有するという事実を利用する。大きい平坦領域を実現することは、管腔などの空洞器官を表現しにくいが、このことはタグ／気体境界面（残存するタグ付けされた液体の上部水平面）を大いに際立たせて特徴づける。
【０１９８】
処理ステップ３１０、３２０は、関心対象の単位画像要素、すなわち関心対象の境界面の識別を容易にする要素ごとに実行される。
【０１９９】
関心対象の単位画像要素が処理ステップ３１０、３２０で処理された後には、処理ステップ３３０で、ツリーの連続した２つのノード間の境界面の種が、連続した２つのノードに対応する対応領域に隣接する対応単位画像要素の対応する帰属先に基づいて、決定される。
【０２００】
一実施形態では、さらに、ツリーの連続した２つのノード間の境界面の決定が、単位画像要素の密度に基づく分布、対応する単位画像要素の同質性に基づく分布、関心対象の構造の位相幾何学的情報、及び境界面種の形態学的パラメータのうちから選択される、少なくとも１つの追加パラメータに基づいて、実行される。当業者であれば“密度に基づく分布”という表現が、密度分布、微分形態、及びその組合せに及ぶことを理解するであろう。同様に、“同質性に基づく分布“とうい表現は、分布同質性、微分形態、及びその組合せに及ぶと理解すべきである。
【０２０１】
実際に、特定の密度分布と関心対象の境界面における単位画像要素分布同質性は、ＰＣＴ出願公開（国際公開番号ＷＯ／２００７／０４８０９１、名称“構造分析のためのシステム、方法、ソフトウェア構成、及びコンピュータ断層撮影された大腸画像の電子的洗浄のためのコンピュータ読取り可能媒体”）に記載されるように、境界面種を決定するのに用いられる。近接パラメータと管状構造の位相幾何学的知見については、このＰＣＴ出願には記述されていないことに留意すべきである。
【０２０２】
また、関心対象の境界面の形態学が想定される。たとえば、関心対象の境界面の厚さと体積とが考慮される。とりわけ、境界面の平坦形状やフレア形状といった形状が用いられる。
【０２０３】
一実施形態では、いかなる領域にも属さず、次の領域の識別プロセスで処理される残存する各単位画像要素が、他の要素とともに潜在的な境界面要素としてグループ化される。
【０２０４】
別の実施形態では、潜在的な境界面種の要素が、ツリーの位相幾何学的情報に基づいて、２つのグループにグループ化される。ツリーの位相幾何学的情報は、かかる２グループが非境界面要素と境界面種の要素であるという情報であって、境界面種の要素はツリーの連続した２つのノード間に位置する。
【０２０５】
引き続き図３を参照すると、処理ステップ３４０で、精密な管状構造の位相幾何学的支援の評価が、ツリーの連続した２つのノード間における決定された境界面種に基づいて決定される。
【０２０６】
当業者であれば、上述した実施形態では、ツリーのフィルタリングが、ツリーノード間の境界面の種のおかげで改善されるということを理解するであろう。
【０２０７】
一実施形態では、上述したように、ツリーのフィルタリングは、ツリーノードを順次連続してリンクするステップを有することができる。
【０２０８】
そして、ツリーは、概して少なくとも１つの主経路とその結果として少なくとも１つの閉ループ及び追加ブランチとを有する。
【０２０９】
一実施形態では、ツリーが、閉ループの少なくとも一部と、少なくとも１つの追加ブランチ、典型的には無効なブランチを削除することでフィルタリングされる。
【０２１０】
好ましい実施形態では、管状構造の二極間の連続した経路を提供するのに用いることができない無効なブランチ（もしあればだが）が、ツリーから削除される。さらなる実施形態では、ツリーが、さらに、第１のノードが所定の値より小さい領域ボリュームの領域に関連付けられた閉ループ（もしあれば）の部分を削除することで、削除される。
【０２１１】
換言すると、より小さい領域、概して大腸の全体を占めずに大腸の内壁に向かって伸びるタグ付けされた領域は、ツリーから削除される。実際に、もし小さいタグ付けされた領域が閉ループの一部の第１のノードのときには、かかる領域は、小腸部分や骨などの大腸外部の領域に対応するツリーの一部とすることができる。かかる領域は、図８Ａ〜９Ｂに示して下記に詳述するように、大腸内で延在する２つの領域間の誤った近道でもある。
【０２１２】
実際に、図７Ｂでは、ノードＳＢ１を有するブランチは、上述したように無効なブランチに対応するので、キャンセルすることができる。
【０２１３】
図８Ｂで、ノードＴ１を有するループ部分は、図８Ａに示すように、対応するＴ１−Ａ１境界面が軟組織内に延在するものと識別されるので、キャンセルすることができる。
【０２１４】
図９Ａ、９Ｂにおいて、当業者であれば、境界面の分類が、領域Ａ１とＴ１の間の便利な経路を選択するのに役立つことを理解するであろう。
【０２１５】
好ましい実施形態では、管状構造の精密な推定中心線が、位相幾何学的支援の精密な評価に基づいて決定される。
【０２１６】
当業者であれば、この実施形態は、特定の関心対象についてのものであることを理解するであろう。というのも、管状構造の中心線がその構造を容易にレビューするために十分密接であるからである。
【０２１７】
一実施形態では、画像データに沿った精密な推定中心線が３Ｄ視覚化のためのボリュームレンダリングエンジンに提供される。さらなる実施形態では、画像データは、タグ付けされた物質領域を除去するための事前の電子的洗浄手順により処理される。かかる電子的洗浄手順は、“内視鏡検査における画像データのフィルタリング方法及びシステム、ならびにその使用”と称する本出願人により並行して係属するＰＣＴ出願に記載されている。なお、同出願の明細書は参照により本明細書に援用される。
【０２１８】
当業者であれば、一実施形態では、初期領域の拡大が実行され、第１の物質領域のための第１の物質閾値と第２の物質領域のための第２の物質閾値が、提供される画像データの種類に基づいて決定されることを理解するであろう。
【０２１９】
別の局面では、構造のトポロジが実行された後には、境界面領域が処理され、そして、図１１〜１５に示すように、関心対象の構造の性質や特徴に基づいて、処理された境界面領域の次の領域の再構成が実行される。
【０２２０】
一実施形態では、境界面領域と処理済み領域の次の領域の再構成を大腸粘膜の性質や特徴に基づいて処理する手段が提供される。
【０２２１】
一実施形態では、ツリーの連続した２つのノード間の境界面要素を処理する手段が提供される。
【０２２２】
別の実施形態では、仮想大腸内視鏡検査における気体種の領域とタグ付けされた種の領域の間の境界面種の要素を処理する手段が提供される。
【０２２３】
さらなる実施形態では、境界面種の要素の処理が、典型的な大腸粘膜要素とは異なる全ての境界面種の要素に密度値を帰属させることで、実行される。たとえば、一実施形態では、境界面種の要素の処理は、全ての境界面種の要素に気体密度を帰属させることで、実行される。当業者であれば、気体種の領域の値より小さい値など、他の値を選択可能であることを理解するであろう
【０２２４】
さらなる実施形態では、境界面種の要素の処理に先立ち、境界面種の領域が拡張される。
【０２２５】
一実施形態では、境界面種の領域の拡張は、関心対象の構造の実際の位相幾何学化が維持される間に実行される。
【０２２６】
別の実施形態では、境界面種の要素の処理は、関心対象の構造の性質や特徴に基づいて、処理済みの境界面種の領域の再構成に続いて実行される。
【０２２７】
さらなる実施形態では、処理済みの境界面種の領域の再構成が、拡張処理の間に集められる全ての新しい要素の黙示的な情報に基づいて、実行される。“黙示的”という表現が、示唆または理解されるということを意味し、直接的に表現されるものではないということに留意すべきである。たとえば、粘膜は、分離されない単位画像要素（すなわち空気と組織の間の表面領域）を有する３Ｄ領域であるので、決して直接的に表現されない。しかし、粘膜の正常部分のような黙示的な特徴は、輝度値の勾配分布から抽出される。
【０２２８】
一実施形態では、輝度値を各境界面種の要素に、１つおきの隣接領域に帰属する全要素の黙示的情報を考慮して帰属させることで、処理済み領域の再構成が実行される。
【０２２９】
一実施形態では、輝度値を各境界面種の要素に、境界面種の領域を取り囲む領域に対応する領域の全要素の黙示的情報を考慮して帰属させることで、処理済み領域の再構成が実行される。
【０２３０】
さらなる実施形態では、各境界面種の要素への輝度値の帰属が、隣接領域の要素の輝度から決定された法線ベクトルから取得される相対的な空間長の黙示的情報を考慮して、実行される。
【０２３１】
一実施形態では、黙示的情報は、勾配ベクトル場、ベクトル場、及び輝度ベースのベクトル場のうちの１つもしくは組合せであり、別の実施形態では、黙示的情報は、スカラー場、ベクトル場、及びテンソル場のうちの１つもしくは組合せである。
【０２３２】
引き続き図１１〜１５を参照すると、黙示的情報に基づく処理が詳細に示される。一実施形態では、所定の境界面の隣接領域と、その境界面でつながっている２つの異なる領域の隣接領域の交差点の分離が実行される。境界隣接領域の分離部分は、再構成支援と称される。
【０２３３】
黙示的な幾何学的特徴が抽出され、境界面領域の限界で再構成の支援行動についての情報を提供する。共通の特徴は、画像要素の輝度の勾配に基づく黙示的な法線ベクトル場である。当業者は、かかる黙示的情報は、境界面種の領域内の各単位画像要素の再構成を可能にするが、特に仮想大腸内視鏡検査の場合には大腸粘膜を取り囲む特定の関心対象を有することを理解するであろう。
【０２３４】
境界面の各要素が目的領域（Ａｉｒ）に帰属する確率を計算することができる。この確率、またはメンバシップは、所定の黙示的特徴の継続性を最大化するために計算される。法線ベクトル場の場合、各ボクセルのメンバシップは、投影の輝度、すなわち再構成すべき所定のボクセルの中心により形成されるベクトル、及び補助的隣接ボクセルの中心、ならびに支援する隣接ボクセルの黙示的な法線ベクトルに基づく。
【０２３５】
境界面領域の輝度値は、目的領域の分布と支援領域の間で、メンバシップに基づいて再構成される。
【０２３６】
図１５は、関心領域の規定された位相幾何学を保存することにより大腸の潜在的なひだを除去することを回避するために、近傍の境界面がどのようにして処理されるかを示す。このことは、しばしばひだを除去する従来技術を上回る利点を有する。
【０２３７】
別の側面によれば、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するためのシステムが提供される。
【０２３８】
図４を参照すると、かかるシステムの実施形態が示される。システム４００は、管状構造を表現する画像データ４０４を受信するデータ受信部４０２を有する。
【０２３９】
また、システム４００は、データ受信部４０２に有効に連結され、対応領域の開始点を配置する配置部４０６を有する。配置部４０６は、画像データ４０４をデータ受信部４０２から受信して、選択された領域４０８に提供する。
【０２４０】
一実施形態では、配置部４０６は、上記において詳述したように、２つの開始点を配置するために、管状構造の端部に最も近い初期領域を規定するのに適用されるモジュール（図示を省略）を有する。
【０２４１】
別の実施形態では、システム４００は、配置部４０６に有効に連結され、開始点配置パラメータ４１２を提供することで、操作者に開始点配置の支援手段を提供する、オプションのユーザインターフェース４１０を有する。好ましい実施形態では、ユーザインターフェース４１０は省略され、そして開始点が、操作者の関与なしに自動的に配置される。
【０２４２】
システム４００は、配置部４０６に有効に連結され、各領域の拡大を実行する処理部４１４を有する。処理部４１４は、選択された領域４０８を配置部４０６から受信してノードデータ４１６を提供する。当業者であれば、処理部４１４が、次の領域データ４１８を配置部４０６に提供し、次の開始点を、対応領域に、各関心領域が考慮されるまで配置する、ということを理解するであろう。
【０２４３】
システム４００は、処理部４１４に有効に連結されてツリーを構築するツリー構築部４２０を有する。ツリー構築部４２０は、ノードデータ４１６を処理部４１４から受け取って、これに応答してツリーデータ４２２を返す。
【０２４４】
システム４００は、ツリー構築部４２０に有効に連結されて所定の位相幾何学パラメータに基づきツリーをフィルタリングすることで、管状構造の位相幾何学的支援の評価を決定するフィルタリング部４２４を有する。フィルタリング部４２４は、ツリーデータ４２２をツリー構築部４２０から受け取り、これに応答して評価データ４２６を返す。
【０２４５】
一実施形態では、オプションのユーザインターフェース４１０がフィルタリング部４２４に有効に接続され、パラメータ４２８をフィルタリングすることで、操作者に前記ツリーのフィルタリングを支援する手段を提供する。好ましい実施形態では、ユーザインターフェース４１０が省略され、操作者が関与することなくツリーが自動的にフィルタリングされる。
【０２４６】
引き続き図４を参照すると、一実施形態では、本システムは、フィルタリング部４２４に有効に連結されて、評価データ４２６を受け取り、管状構造の位相幾何学的支援の評価を表示する表示部４３０をさらにオプションで有する。さらなる実施形態では、ユーザインターフェース４１０を表示部４３０に有効に連結し、これに表示パラメータ４３２を提供するようにしてもよい。
【０２４７】
さらに別の実施形態では（図示を省略するが）、システム４００は、フィルタリング部４２４に有効に連結されて異常検出を行うコンピュータ支援検出部（図示を省略）または異常診断を行うコンピュータ支援診断部（図示を省略）に評価データ４２６を送信する送信部をさらに有してもよい。送信部は、評価データ４２６の無線送信を可能にする無線モジュール（図示を省略）を備えることができる。当業者であれば、評価データは、本出願の範囲を逸脱しない限りにおいて、種々のプロトコルに従って無線モジュールを用いて送信されることを理解するであろう。当業者は、有線送信を用いてもよいことを理解するであろう。一実施形態では、送信が、インターネットを用いて行われる。
【０２４８】
管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するシステムは、前述のように、画像データの遠隔処理を可能にするので、大いに有利である。実際に、画像データは、診療所や病院施設で撮像装置により取得され、公的または私的なデータネットワークを介して遠隔の処理センタに送信されて処理センタで処理される。そして、評価データは、所定の医師が視覚で解析するために診療所や病院に送られる。
【０２４９】
また、当業者であれば、このシステムが撮像装置に統合されたり、操作可能に接続されたりしてもよいことを理解するであろう。
【０２５０】
また、当業者は、一実施形態で、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する前記の方法が、処理デバイス上で実行されるコンピュータプログラムに埋め込まれてもよいことを理解するであろう。このコンピュータプログラムは機械で読取り可能な媒体に格納された命令を有してもよく、上述の方法を実行して位相幾何学的支援の評価を決定する。
【０２５１】
別の側面では、上述の方法に基づいて管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するビジネスの実行方法が提供される。
【０２５２】
一実施形態では、管状構造の位相幾何学的支援の評価が有料で決定される。
【０２５３】
別の実施形態では、前記のビジネスの実行方法は、画像データを受信するステップ、前述のように管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法を実行するステップ、及び管状構造の位相幾何学的支援の評価を有料で提供するステップを有する。
【０２５４】
別の実施形態では、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するビジネスの実行方法は、プロバイダがサードパーティに、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するシステムを前述のように提供するステップ、サードパーティのオペレーションによりシステムを有料で動作させるステップ、及びサードパーティによりプロバイダに少なくとも料金の一部を払い戻すステップを有する。
【０２５５】
ここに示される管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するシステムは、システムの所有者により操作されてもよいことが理解されよう。また、このシステムは、サードパーティが有料で動作させてもよい。一実施形態では、料金が売り上げとして共有されてもよいし、一方代替的な実施形態では、料金が固定費を含んでもよい。
【０２５６】
ここで図６を参照すると、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定する方法が有利に使用される処理デバイス６００の実施形態が示される。
【０２５７】
処理デバイス６００は、中央処理部（ＣＰＵ）６０２、入出力デバイス６０４、ネットワークインターフェース回路６０８、データバス６０６及びメモリ６１０を有する。ＣＰＵ６０２、入出力デバイス６０４、ネットワークインターフェース回路６０８及びメモリ６１０は、データバス６０６を用いて有効に接続される。
【０２５８】
より正確には、ＣＰＵ６０２は、データ処理用に、命令データを処理するために適用される。ネットワークインターフェース回路６０８は、処理デバイス６００を他の処理デバイス（図示を省略）にデータネットワーク（図示を省略）を経由して接続するために、処理デバイス６００に有効に接続される。当業者であれば、ネットワークインターフェース回路６０８の種々の実施形態が提供可能であることを理解するであろう。また、当業者は、ネットワークインターフェース回路６０８がたとえばＴＣＰ／ＩＰといった種々の通信プロトコルに従って動作できることを理解するであろう。
【０２５９】
入出力デバイス６０４は、ユーザが処理デバイス６００と相互作用することを可能にするために用いられる。当業者であれば、入出力デバイス６０４の種々の実施形態を用いることができることを理解するであろう。たとえば、入出力デバイス６０４は、キーボード、スクリーン、及びマウスの少なくとも１つを有することができる。
【０２６０】
当業者は、データバス６０６の種々の実施形態が可能であることを、理解するであろう。
【０２６１】
また、メモリ６１０の種々の実施形態が提供されうることが理解されよう。とりわけ、メモリ６１０は、一実施形態では、オペレーティングシステム６１２、管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定するモジュール６１４、及びモジュール６１４に管状構造における位相幾何学的支援の評価を決定させるために用いられるデータベース６１６の格納用に用いられることが理解されよう。
【０２６２】
当業者であれば、オペレーティングシステム６１２が、ＣＰＵ６０２、入出力デバイス６０４、ネットワークインターフェース回路６０８、データバス６０６及びメモリ６１０の間の相互作用を管理するために用いられるということを理解するであろう。
【０２６３】
上述の説明は、現時点で発明者が特に好ましいと考える実施形態に関するものであるが、本発明は、ここに示した要素と機械的及び機能的に等価な要素をその広範な側面において含むということに留意すべきである。たとえば、前記の方法は、動物同様人体の異なる解剖学的構造の検査にも適用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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